ThS. Hồ Lan Trâm – Bệnh viện Mỹ Đức

  1. Giới thiệu

Trong vài thập kỷ qua, quy trình trữ lạnh phôi đã trở thành một phần rất quan trọng trong các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản. Kể từ ca thai kỳ đầu tiên sau chuyển phôi trữ vào năm 1983 đến nay, các phương pháp trữ lạnh đã có nhiều cải tiến quan trọng. Ban đầu, các phòng thí nghiệm sử dụng phương pháp làm lạnh chậm với môi trường được tự chuẩn bị trong từng lab với thành phần khác biệt nhau. Theo thời gian, các môi trường thương mại hóa được ra đời có thành phần chất bảo vệ đông lạnh (Cryoprotective agent - CPA) được xác định rõ ràng và phương pháp thủy tinh hóa được chuẩn hóa. Trong vòng 2 thập kỷ trở lại đây, phương pháp thủy tinh hóa đã gần như hoàn toàn thay thế đông lạnh chậm trong bảo quản phôi. Theo đó, thủy tinh hóa dựa trên việc sử dụng nồng độ CPA cao, kết hợp với tốc độ làm lạnh giúp tế bào chuyển sang trạng thái rắn giống thủy tinh (Glass-like state) mà không hình thành tinh thể băng. Kỹ thuật này đã cách mạng hóa lĩnh vực trữ lạnh trong hỗ trợ sinh sản, đem lại tỷ lệ sống sau rã đông của noãn và phôi cao hơn đáng kể, và cuối cùng là tỷ lệ thành công lâm sàng cao hơn khi so với kỹ thuật đông lạnh chậm [1].

Trong bối cảnh việc sử dụng kỹ thuật thủy tinh hóa ngày càng tăng nhanh trong các phòng lab IVF với khối lượng công việc lớn, vấn đề về thời gian thao tác và hiệu quả thời gian của quy trình thủy tinh hóa cũng như rã phôi đã được đặt ra một cách hợp lý. Hầu hết các quy trình thủy tinh hóa hoặc rã phôi hiện nay kéo dài khoảng 15–20 phút và đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt về thời gian thao tác trong từng bước [2]. Các quy trình này bao gồm nhiều giai đoạn chuyển đổi có thời lượng được quy định chính xác, nhằm tránh sốc thẩm thấu và độc tính của CPA. Mặc dù có thể tối ưu hóa phần nào bằng cách thực hiện đồng thời nhiều chu kỳ, nhưng điều này vẫn tiềm ẩn rủi ro kỹ thuật và có lẽ không nên khuyến khích áp dụng thường quy. Bên cạnh đó, một số hệ thống bán tự động đã được ra mắt gần đây với mục tiêu chuẩn hóa quy trình và cải thiện hiệu quả thời gian. Tuy nhiên, bằng chứng hiện có không chỉ đặt câu hỏi về tính vượt trội của các hệ thống này so với phương pháp thủ công về mặt kết quả lâm sàng, mà còn về tính hiệu quả thời gian, vì tổng thời gian thao tác dường như không giảm đáng kể [3]. Tóm lại, trữ lạnh bằng thuỷ tinh hoá hiệu quả hơn so với đông lạnh chậm, tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế như quy trình phức tạp, tốn thời gian, phụ thuộc vào thao tác của kỹ thuật viên, tạo nên sự không đồng nhất giữa người thực hiện cũng như giữa các labo và chưa có hệ thống tự động tối ưu. Bên cạnh đó, thuỷ tinh hoá sử dụng CPA nồng độ cao có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của các bào quan bên trong tế bào, chẳng hạn như ty thể và lưới nội chất. Ngoài ra, thời gian tiếp xúc CPA kéo dài có thể làm suy giảm tính bán thấm của màng tế bào đối với ion. Hệ quả của hiện tượng này là CPA có thể bị giữ lại bên trong tế bào do màng bị bịt kín khi rã đông, dẫn đến sự trương nở quá mức và vỡ tế bào khi trở lại môi trường đẳng trương [2].

Vì vậy, hiện nay người ta hướng đến việc cải tiến quy trình trữ lạnh trong hỗ trợ sinh sản, cụ thể là thủy tinh hóa siêu nhanh (Ultra-Fast Vitrification - UFV).

  1. Nguyên lý thực hiện của UFV

Nguyên lý thực hiện của UFV tập trung vào việc thay đổi thời gian pha cân bằng (Equilibration Solution - ES) trong quy trình thuỷ tinh hoá. Trong pha ES, việc loại bỏ nước nội bào bằng thẩm thấu, đây là một cơ chế bảo vệ quan trọng, có tác dụng mạnh hơn việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi thủy tinh nội bào. Pha này có pha tiếp xúc dài ban đầu kéo dài từ 8-15 phút. Khi tiếp xúc với dung dịch ưu trương, tế bào giãn nở thể tích đáng kể, ban đầu tế bào mất nước và co lại đến thể tích tối thiểu rất nhanh. Sau thời điểm đó, tế bào từ từ phồng lên trở lại thể tích đẳng trương của chúng, có thể đạt đến 94% thể tích ban đầu, vì nồng độ chất tan trong và ngoài tế bào có xu hướng cân bằng thẩm thấu. Vì lý do này, pha này thường được gọi là cân bằng. Sau đó là pha tiếp xúc ngắn với dung dịch đậm đặc hơn, dung dịch này sẽ thủy tinh (vitrification solution - VS) hóa khi làm lạnh ở tốc độ cao.

Dựa trên quan điểm này, Gallardo và cộng sự (2019) đã giới thiệu phương pháp UFV, với nguyên tắc: (1) Giảm thời gian tiếp xúc với CPA nồng độ cao; (2) Giảm thiểu stress thẩm thấu thông qua kiểm soát biên độ thay đổi thể tích tế bào, giảm thiểu biên độ co và giãn của tế bào; (3) Tăng tốc độ làm lạnh, giúp chuyển toàn bộ dịch bào tương sang trạng thái vô định hình trước khi hình thành tinh thể đá [4]. Để thực hiện việc này, UFV đã giảm thời gian trong pha ES. Các quan sát in silico và in vitro về tính chất thẩm thấu ở noãn cho thấy quá trình mất nước khi tiếp xúc với dung dịch bảo vệ đông lạnh tiêu chuẩn diễn ra rất nhanh: điểm thể tích tối thiểu của đường cong co-giãn tế bào đạt được trong vòng 60 giây. Tại thời điểm đó, quá trình đẩy nước nội bào hoàn tất, kết hợp với sự thẩm thấu của chất bảo vệ đông lạnh trọng lượng phân tử thấp dẫn đến nồng độ chất tan nội bào và ngoại bào tương đương nhau. Do đó, UFV rút ngắn thời gian cân bằng xuống chỉ còn 1 phút cho mỗi dung dịch, so với 10 phút hoặc hơn trong các phương pháp thông thường.

  1. Kết quả của UFV

Hướng mới trong thuỷ tinh hoá này đã có những báo cáo kết quả khả quan trên cả mô hình người và chuột. Trong nghiên cứu của Gallardo và cộng sự vào năm 2019 khi giới thiệu phương pháp UFV, thực hiện UFV trên noãn MII và hợp tử người hiến tặng. So với noãn tươi, noãn từ UFV có: Tỷ lệ sống cao hơn đáng kể (trên 95% so với 85–88% ở thuỷ tinh hoá thông thường); Cấu trúc bào quan ổn định, ty thể tập trung quanh vùng ngoại vi bào tương như noãn tươi; Tỷ lệ hình thành phôi nang cao hơn. Đặc biệt, hình thái thoi phân bào (spindle/chromosome) không có thay đổi đáng kể so với noãn được trữ theo thuỷ tinh hoá thông thường và noãn tươi [4].

Theo một nghiên cứu trên mô hình động vật của Jung-Ran Cho và cs. vào năm 2024, khi đánh giá hiệu quả của UFV ở noãn chuột, kết quả cho thấy rằng UFV gây ra ít các tác động tiêu cực đến những thông số về ty thể chủ chốt và tỷ lệ tạo phôi nang cao hơn đáng kể so với thuỷ tinh hoá thông thường. Bên cạnh đó, hình thái của thoi vô sắc cũng không cho thấy sự khác biệt đáng kể trong quá trình trữ-rã ở UFV. Nghiên cứu này cho thấy UFV hiệu quả so với thuỷ tinh hoá trữ noãn [5].

Trong chuỗi nghiên cứu về UFV, gồm 2 phần được công bố vào năm 2024. Phần I, nghiên cứu được tác giả Schiewe và cộng sự thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của quy trình UFV kết hợp với rã nhanh trên mô hình noãn GV ở người. Kết quả cho thấy quy trình mới này giúp rút ngắn thời gian đáng kể công sức lao động của chuyên viên phôi học. Bên cạnh đó, không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng noãn sau quá trình trữ-rã [2]. Điều này cho thấy UFV là một giải pháp tiềm năng để tiêu chuẩn hóa và đơn giản hóa quy trình trong bối cảnh khối lượng công việc ngày càng tăng tại các lab IVF. Phần II nghiên cứu được Wozniak và cộng sự tiếp tục mở rộng đánh giá trên noãn trưởng thành (MII) và theo dõi tiềm năng phát triển đến giai đoạn phôi nang. Kết quả cho thấy UFV hiệu quả hơn về mặt thời gian, đồng thời mang lại tỷ lệ sống sau rã tốt hơn và do đó có tiềm năng tạo ra nhiều phôi hơn. Những phát hiện này chứng minh cho việc tiến hành các ứng dụng thử nghiệm lâm sàng chiến lược [6].

  1. Kết luận

Thủy tinh hóa siêu nhanh đại diện cho bước tiến quan trọng trong trữ lạnh noãn và phôi, khắc phục những hạn chế của quy trình thủy tinh hóa thông thường, vốn phụ thuộc nhiều vào thời gian thao tác, tiếp xúc CPA kéo dài và stress thẩm thấu. Bằng việc rút ngắn đáng kể thời gian tiếp xúc CPA và tăng tốc độ làm lạnh, UFV giúp giảm độc tính, hạn chế stress thẩm thấu, đồng thời duy trì tính toàn vẹn cấu trúc tế bào, chức năng bào quan và năng lực phát triển sau rã. Các bằng chứng hiện nay cho thấy tính khả thi và thậm chí vượt trội của UFV so với kỹ thuật thông thường trong một số tiêu chí. Ngoài ra, UFV giúp đơn giản hóa quy trình, giảm áp lực thao tác, tăng khả năng chuẩn hóa, phù hợp với nhu cầu thực tiễn tại các labo IVF có khối lượng hoạt động lớn. Những điều trên góp phần chứng minh rằng công nghệ thủy tinh hóa siêu nhanh là bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hỗ trợ sinh sản.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

1.         Rienzi, L., et al., Oocyte, embryo and blastocyst cryopreservation in ART: systematic review and meta-analysis comparing slow-freezing versus vitrification to produce evidence for the development of global guidance. Hum Reprod Update, 2017. 23(2): p. 139-155.

2.         Schiewe, M.C., et al., Ultra-fast vitrification and rapid elution of human oocytes: part I. germinal vesicle model validation. Reproductive BioMedicine Online, 2024. 49(6).

3.         Gatimel, N., et al., Semi-automated versus manual embryo vitrification: inter-operator variability, time-saving, and clinical outcomes. J Assist Reprod Genet, 2021. 38(12): p. 3213-3222.

4.         Gallardo, M., J. Saenz, and R. Risco, Human oocytes and zygotes are ready for ultra-fast vitrification after 2 minutes of exposure to standard CPA solutions. Scientific Reports, 2019. 9(1): p. 15986.

5.         Cho, J.R., et al., Ultra-Fast Vitrification: Minimizing the Toxicity of Cryoprotective Agents and Osmotic Stress in Mouse Oocyte Cryopreservation. Int J Mol Sci, 2024. 25(3).

6.         Wozniak, K., et al., Ultra-fast vitrification and rapid elution of human oocytes: Part II - verification of blastocyst development from mature oocytes. Reprod Biomed Online, 2024. 49(6): p. 104690.